Chương 3 : Nguyên lý hoạt động của WiMAX
3.3 Tradeoff linh động
WiMAX cung cấp sự linh hoạt lớn đến các nhà cung cấp dịch vụ, như chúng có thể điều chỉnh vi cấp nhiều thơng số để chuyển dịch vụ thích hợp phụ thuộc vào nhu cầu khách hàng.
WiMAX hoạt động ở phạm vi lên đến 30 dặm và cung cấp tốc độ dữ liệu lên đên 70 Mbps. Khi một SS ở gần trạm gốc, nó sẽ yêu cầu điều chế QAM với bậc cao (64QAM), khi đó nó sẽ nhận tốc độ dữ liệu cao nhất. Một SS ở xa hơn nó có thể yêu cầu điều chế với bậc thấp hơn (như 16QAM), khi đó hiệu suất thấp hơn, sẽ cung cấp tốc độ thấp hơn, nhưng tối thiểu giữ cho SS được kết nối.
Hơn nữa, phương pháp điều chế có thể thay đổi thời gian thực, từ người sử dụng đến người sử dụng và thậm chí từ giây đến giây cho người sử dụng đơn. Một hệ thống 802.16a do đó có thể cung cấp một cách liên tục các tốc độ dữ liệu cao nhất ở các điều kiện nó tồn tại.
WiMAX cũng cung cấp sự thoả hiệp giữa độ rộng kênh và số người dùng. Không giống như động rộng kênh cố định 20 MHz của Wi-Fi, các kênh WiMAX có thể thay đổi độ rộng từ 1.5 đến 20 MHz. Vào thời điểm ban đầu, khi có ít th bao thì sẽ sử dụng các kênh hẹp và sau đó thêm các kênh hoặc sử dụng các kênh rộng hơn khi
truy cập không dây băng rộng đến vài khách hàng ở nông thôn và một kênh rộng để cung cấp tương đương một kết nối T1 đến nhiều khách hàng kinh doanh đồng thời.
3.4 Các mạng WiMAX
802.16 được thiết kế ban đầu để cung cấp kết nối băng rộng last-mile dựa trên chuẩn linh hoạt, hiệu quả chi phí để lắp đầy lỗ hổng vùng phủ băng rộng hiện không được phục vụ bởi giải pháp có dây như cáp hoặc DSL, các phiên bản được phát triển của chuẩn đang nhắm đến việc tạo ra các dạng mới của dịch vụ băng rộng với cả tốc độ cao và di động.
Khả năng tương tác toàn cầu của truy cập vi ba (WiMAX) là một công nghệ dựa trên chuẩn IEEE 802.16 cho phép chuyển truy cập băng rộng không dây last-mile như sự thay thế cho cáp và DSL. WiMAX sẽ cung cấp kết nối băng rộng không dây cố định, nomadic, mang xách được, thậm chí di động mà khơng cần tầm nhìn thẳng trực tiếp đến trạm gốc. Thiết kế của mạng WiMAX được dựa trên các nguyên lý chính theo sau:
• Phổ - Có thể được triển khai ở cả hai phổ được cấp phép và khơng được cấp phép.
• Cấu hình mạng (Topo) - Hỗ trợ các cấu hình mạng truy cập vơ tuyến (RAN) khác nhau
• Làm việc ảnh hưởng lẫn nhau - kiến trúc mạng truy cập vô tuyến độc lập (RAN) cho phép hợp nhất và ảnh hưởng lẫn nhau với các mạng Wi-Fi, 3GPP và 3GPP2 và các mạng lõi hoạt động IP đang tồn tại (chẳng hạn DSL, cáp, 3G) thông qua các giao tiếp dựa trên IP nó khơng có miền hoạt động rõ ràng. • Kết nối IP - hỗ trợ sự pha trộn của các kết nối IPv4 và IPv6 ở máy khách và
máy chủ ứng dụng.
• Quản lý di động - khả năng mở rộng truy cập cố định đến việc chuyển nhiều dịch vụ di động và băng rộng.
WiMAX đã định nghĩa hai profile hệ thống MAC, đó là profile MAC hệ thống ATM cơ bản và profile MAC hệ thống IP cơ bản. Cũng vậy, họ đã định nghĩa hai profile hệ thống PHY cơ bản, đó là kênh độ rộng 25 MHz cho việc sử dụng ở dải 10 – 66 GHz (chủ yếu được triển khai ở Mỹ) và kênh rộng 28 MHz cho sử dụng ở 10 – 66 GHz (được triển khai chủ yếu ở Châu Âu).
Nhóm làm việc kỹ thuật WiMAX đang định nghĩa các profile hệ thống MAC và PHY cho các chuẩn IEEE 802.16a và HiperMan. Profile MAC bao gồm phiên bản dựa trên IP cho cả WirelessMAN (được cấp phép) và WirelessHUMAN (miễn cấp phép).
Chuẩn IEEE 802.16 được thiết kế để phát triển một tập hợp các chuẩn giao tiếp vô tuyến cho WMAN dựa trên giao thức MAC thông thường nhưng với chuẩn lớp vật lý phụ thuộc vào phổ sử dụng và sự điều chỉnh được liên kết. Nhóm làm việc IEEE 802.16 thiết kết lớp điều khiển truy cập trung gian linh hoạt (MAC) và đi kèm lớp vật lý (PHY) cho 10-66 GHz.
SS WIMAX với WiFi Vùng phủ bên ngoài WiMAX Vùng phủ bên trong WiMAX Trạm gốc WiMAX SS WIMAX với WiFi SS WIMAX được
dùng riêng WiFi cho vùng mở rộng
Hình 3.2 – Vùng phủ WiMAX với các loại trạm thuê bao khác nhau 3.5 Các loại WiMAX 3.5 Các loại WiMAX
Các chuẩn WiMAX chỉ ra hai loại mơ hình sử dụng: mơ hình sử dụng cố định (IEEE 802.16-2004) và mơ hình sử dụng mang xách (802.16 REV E, được lập kế hoạch cho việc phê chuẩn trong năm 2005). Trước khi chúng ta thảo luận nhiều hơn về các loại WiMAX riêng biệt này thì điều quan trọng để hiểu và đánh giá những khác nhau chủ yếu giữa hệ thống truy cập khơng dây di động, nay đây mai đó và cố định.
Đặc tính cơ bản phân biệt các hệ thống này là tốc độ mặt đất nơi mà hệ thống được thiết kế để hoạt động. Dựa trên truy cập không dây di động có thể được chia thành bốn loại đó là: đứng yên một chỗ (0 km/h), đi bộ (lên đến 10 km/h), xe cộ (được phân nhỏ hơn tiêu biểu lên đến 100 km/h và tốc độ cao lên đến 500 km/h).
Hệ thống truy cập khơng dây di động có thể được biết như xe cộ, trong khi cố định mặt khác được xem như đứng yên một chỗ thậm chí đi bộ. Điều này đặt ra câu hỏi về hệ thống truy cập khơng dây nay đây mai đó, nó được hiểu như một hệ thống truy cập không dây cố định nhưng thuê bao có thể thay đổi vị trí của nó, bên trong cũng như bên ngồi cell của nó. Ví dụ, một th bao WiMAX hoạt động ở văn phòng suốt thời gian của ngày, và di chuyển về nhà riêng vào buổi tối, nếu hệ thống truy cập không dây này làm việc ở cả hai vị trí đó thì nó có thể được xem như “nay đây mai đó”.
3.5.1 Cố định
Thêm một thách thức cho giao tiếp khơng khí truy cập cố định là nhu cầu thiết lập khả năng liên kết vô tuyến hiệu suất cao của tốc độ dữ liệu so với dịch vụ băng rộng có dây, bằng cách sử dụng thiết bị có thể tự lắp đặt bên trong nhà bởi người sử dụng, như là trường hợp cho các modem DSL và cáp. Chuẩn IEEE 802.16 cung cấp công nghệ lớp vật lý (PHY) tiến bộ để tạo ra giới hạn liên kết có khả năng hỗ trợ thông lượng cao trong các môi trường NLOS. Sự mở rộng 802.16a, được phê chuẩn vào tháng một năm 2003, sử dụng tần số thấp hơn của 2-11 GHz, cho phép kết nối tầm nhìn khơng thẳng.
Outdoor cố định Đường trục Hotspot WiFi WiFi Outdoor cố định Nomadic/ Đi bộ Dữ liệu di động Enterprise/ Campus Piconet IEEE 802.16-2004 IEEE 802.16
Truy cập cố định Mang xách với di
động đơn giản
Di Động hồn tồn
Hình 3.3 – Các loại WiMAX 3.5.2 Mang xách hoặc di động 3.5.2 Mang xách hoặc di động
IEEE 802.16e sẽ thêm khả năng di động và mang xách đến các ứng dụng như notebook và PDA. Cả phổ được cấp phép và không được cấp phép sẽ được sử dụng trong những triển khai này. 802.16e lên kế hoạch phê chuẩn vào năm 2005.
Nhóm làm việc 802.16e mới đây cho phép các khách hàng 802.16 di động. Các
khách hàng này sẽ có thể chuyển giao giữa các trạm gốc 802.16, cho phép người sử
dụng di chuyển giữa các vùng dịch vụ. Có thể có hai trường hợp của khả năng mang
xách là di động hoàn toàn và di động bị giới hạn. Trường hợp đơn giản nhất của dịch vụ có thể mang xách (được đề cập như nay đây mai đó) bao gồm việc người sử dụng chuyển một modem 802.16 đến vị trí khác. Vị trí trường trú này được phục vụ bởi dịch vụ băng rộng không dây, trong viễn cảnh này, người sử dụng xác nhận lại và thiết lập lại bằng tay một địa chỉ IP mới và được cấp cho dịch vụ băng rộng ở vị trí tạm trú.
Với di động một cách hoàn tồn, người sử dụng có thể di chuyển đồng thời trong khi đang đăng ký truy cập dữ liệu hoặc các phiên truyền dẫn các luồng đa phương tiện.
3.6 Công nghệ WiMAX
WiMAX là một hệ thống được tích hợp nhiều cơng nghệ mới và tiến bộ bao gồm điều chế, phân tập anten, .. Các công nghệ và thiết kế đổi mới này cần thiết nhu cầu phát triển truy cập Internet băng rộng, yêu cầu kỹ thuật của kênh không dây băng rộng, các yêu cầu thực tế của phần cứng và RF.
Mục tiêu chủ yếu các công nghệ tiến bộ này là để cung cấp vùng phủ tốt trong môi trường tầm nhìn khơng thẳng (NLOS) (lớn hơn 90% người sử dụng trong một cell), truyền dẫn tin cậy (lớn hơn 99.9 phần trăm độ tin cậy), tốc độ dữ liệu cao (lớn hơn 2 Mbps) và hiệu quả phổ tần cao (lớn hơn 4 bit/s/Hz/sector).
